INA826(低功耗宽电压RR仪放)

INA826(低功耗、宽电压、RR仪表放大器)
Features
1.单电源、双电源供电均可。

2.7V〜36V或±1.35V〜±18V。

2.带宽：1MHz(G=1)、60kHz(G=100)、6kHz(G=1000)
3.电源电流200u A o
4.RR输入输出。

5.输入失调电压:150u V(远远大于INA333的25u V)
Description
1.增益设置范围：1〜1000
2.通过内部把电流限制在8mA,则输入端所设置的保护电路能使芯片耐受高达±40V的输入过电压。

ElectricalCharacteristics
1.负载电容稳定性：1000pF
2.等效输入失调电压(RTI)：输入失调Vosi+输出失调Vsos/G
3.RFI滤波器-3dB截止频率：20MHz
4.共模输入电压范围(Vcm)：(V-)〜(V+)+1
5.转换速率：1V/u S
TypicalCharacteristic
1.输出摆幅随着输出电流的增加而急剧减小。

见Figure47、Figure48。

注意测试条件是Vs=
2.7V,负电源
轨是0V。

同时在测试条件中R L=10k Q。

所以当RR输出的条件是输出电流不超过2mA。

但是当
Vs=±15V时，情况要好得多。

见Figure45、Figure46。

2.大信号频率响应见Figure49o输出摆幅在高频时受限于转换速率。

Vs=±15V时以10kHz为分界点；
Vs=5V时以80kHz为分界点。

3.超容性负载的小信号响应。

当负载电容分别为0pF、100pF、220pF、500pF、1000pF逐渐增大时，，输
出脉冲的振铃也逐渐加大，直至振荡。

同时，G越小，反馈越深，越易自激。

见Figure51〜54。

4.输入失调电压的变化与预热时间。

在没有预热时，输入失调电压会有±10u V的变动，而预热10秒后，
变动趋于零。

ApplicationInformation
1.良好的布局要求旁路电容尽可能靠近器件引脚。

2.INA826的输出时相对于参考端REF的，该端通常接地。

为保证良好的CMRR，该端的联接必须是低
阻抗的。

虽然5Q或更低的寄生电阻尚能保证CMRR的技术指标，但是如果REF端存在串联的数十欧姆的寄生电阻就可导致CMRR的显著降低(因为降低了输出级的电路均衡)。

3.Figure58。

图中Rs是当输入电压超过(V-)-2V时选用的，否则信号源的驱动能力就必须限制在3.5mA
以内(该电阻不影响正常工作)。

GainDrift
1.外接的增益设置电阻Rg的稳定性和温度漂移同样影响增益。

其对增益精度和漂移的贡献可直接根据
增益表达式推导。

2.高增益需要低电阻，但这使得引线电阻变得重要。

在增益达到100或更大时，插座(接触电阻)不仅会
与引线电阻相加，而且在增益达到100或更大时，会贡献一个附加的增益误差(可能是一个不稳定的增益误差)。

要保证稳定性，还要避免Rg联接端的寄生电容超过数皮法。

同时，仔细匹配Rg两个
联接端子的寄生电容，以使得CMRR的频率特性最优化。

OffsetTrimming
1.大多数应用中并不需要对失调进行微调，但是如果需要，则可通过在REF端施加电压进行调节。

Figure59给出一个对输出失调进行微调的可选电路。

施加到REF端的电压在输出端被求和。

运放缓冲器提供REF端的低阻抗，以维持良好的CMRR o
2.电路解释：①电路中的调节范围为±10mV。

实际上的调节范围可能更大，但不宜过大。

否则难以精
密。

②图中用REF200恒流源是为了防止电源电压的波动带来的影响。

InputCommonModeRange
1.INA826输入电路的线性输入范围扩展到从负电源电压到比正电源电压低IV。

这个电压范围可以维持
84dB（最小）的CMRR o
2.INA826可以工作在很宽的电源电压范围和Vref配置范围，如果考虑到各种不适用情况，则可对各种可
能条件下的共模电压限制提供更全面的指南。

最通常的忽视裹在条件的情况发生在当电路超过A1和A2的输出摆幅的时候，它们是不可测量的内部电路节点。

计算A1和A2的预期电压（Figure60）可对最通常过载条件进行检查。

A1和A2的设计是相同的，它们的输出都能摆动到电源轨的大约100mV以内。

例如，当A2的输出饱和，则A1就可连续处于线性工作状态，从而响应其同相输入端的电压变化。

这种差别就可给出限行工作的表现，但是其输出是无效的。

3.单电源的仪表放大器有着特别的设计考虑。

为了将共模电压范围扩展到单电源的地，INA826通过PNP
输入晶体管采用电流反馈技术。

见Figure60。

两个匹配的PNP晶体管Q1和Q2通过一个二极管的压降将两个输入端的输入电压向上转移，并且通过反馈网络将A1和A1的输出电压转移了大约+0.8V，这样当两个输入端处于单电源的地（负电源），A1和A2的输出就很好地处于线性范围，从而允许用户实现达到地电位的差动测量。

这种输入电平转移的结果，使得2脚和3脚的电压并不与其相应的输入端电压（1脚和4脚）相等。

在大多数应用场合，这种不相等并不重要，因为只有增益设置电阻与之相联。

InsideTheINA826
1.INA826的简化形式见Figure58。

更详细的电路（见Figure59）有助于理解INA826的内部工作。

2.每个电路的输入保护电路由两个场效应管组成，在通常的信号条件下，它们具有低串联电阻和极好的
噪声性能。

当施加过电压时，这些管子将输入电流限制在大约8mA（注：管子由可变电阻区进入恒流区，从场效应管的Vgs=0的输出特性曲线上理解）。

3.输入差动电压由Q1和Q2缓冲并施加到Rg上，这导致信号电流流过Rg、R1和R2。

A3的差动输出则
消除输入信号中的共模分量并以REF端作为输出的参考端。

4.Figure60中给出的等式描述了A1和A2的输出电压。

Vbe电压和R1和R2的压降形成了A1和A2的输
出电压，它比输入电压大约高+0.8V。

注释：
①输入管Q1和Q2构成输入射极跟随器，而运放A1和A2与之构成电压串联负反馈，且运放本身为开
环状态，故可为射随器提供极高的输入阻抗。

②A1和A2的输出可分为两部分：静态+动态。

其静态输出为：27.4k Q电阻上的压降
+Vbe=27.4k QX Ieq+Vbe。

对比Figure60中所给出的表达式，可得：27.4k QX Ieq=0.125V,从而可得
Ieq=5u A。

查偏置电流指标为35~65nA，则Q1和Q2的B值大约为77〜147。

③Vbe+0.125V大约为0.8V,故A1和A2的输出比输入大约高出0.8V。

④从图中看，A1和A2的同相输入端和反相输入端应该等电位，故可得到Q1和Q2的静态集电极电流
=Vb/Rb。

InputProtection
1.INA826的两个输入端各自都设置了高达土40V的保护电路。

例如在一个输入端有+40V的电压而在另
一个输入端有-40V的电压，这种情况并不会导致损坏。

然而，如果输入电压超过（V-）-2V，且信号
源的电流驱动能力又超过3.5mA，则输出电压就会切换到另一个极性。

但如果在两个输入端各串联一个10k Q的电阻则很容易避免这种情况。

2.在通常的信号条件下，两个输入端的内部电路具有很低的串联电阻，如果输入过载，保护电路将会把
输入电流限制在一个大约8mA的安全值，即使没有联接电源或电源关断，两个输入端依然被保护。

InputBiasCurrentReturnPath
两个输入端必须有对地通路，如果悬浮，则会导致输入电压超过最大允许共模电压。

ReferenceTerminal
1.Ref端在双电源供电时接地，而在单电源供电时则应偏置在电源电压的一半。

2.联接在此端的源阻抗不应大于5Q,否则会影响CMRR。

故此端应采用跟随器驱动。

3.同时此端可用于进行输出失调的微调。

DynamicPerformance
尽管INA826只有很低的200u A的静态电流，但是却能够达到比其它INA系列宽得多的带宽，这是因为采用了TI的高速精密双极型处理的专利技术。

采用电流反馈技术即使在高增益时的带宽，而高达1V/U S的转换速率使得即使在高增益条件下依然取得极好的建立时间。

Low^VoltageOperation
INA826可以工作在低至±1.35V的电源电压。

在这个电压范围大多数参数几乎不变。

在极低电源电压工作要特别注意将输入电压保持在线性范围以内。

内部节点对电压摆幅的要求限制了在低电源电压情况下的输入共模电压范围。

ErrorSource
大多数现代信号调理系统在室温下校准误差，但是要校准因温度变化而引起的误差则通常很困难且价昂，所以通过挑选像INA826这样的高精度元件来最小化这些误差就很有意义了。

它具有改进的技术指标，适用于冲击整个系统精度的苛刻领域。

像INA826这样的INA系列在G=1时具有最低的增益误差，这是因为其内部差分放大器的电阻漂移是良好匹配的。

而在增益大于1（例如G=10或G=100）时增益误差就会变成一个可观的误差源。

这是由于与27.4k Q的反馈电阻相联的外部增益电阻漂移的贡献所致。

除非是最大增益的应用情况，相对于其它漂移误差，增益漂移远非最大误差项，例如失调漂移。

在应用市场上，INA826无论是G>1还是G=1都能在整个温度范围提供最低的增益误差。

LayoutGuidelines
1.联线尽可能短，表面贴装元件尽可能靠近器件引脚，采用PCB大面积铺地。

2.在电源端并联0.1u F电容，并紧挨器件供电端。

Others
※单电源供电情况下，如果共模输入信号中可能存在负值，则应将两个输入端的静态电位抬高一个正的值，例如抬高1.5V。

例如Figure64。

探在Figure67,Ref端的电压跟随器驱动中，其反向输入端连接到ECG放大器的输出端的大时间常数的低通滤波器，使得Ref端的电位随着ECG放大器输出平均电位的波动而波动，以使得ECG放大器的静态电位始终恒定在电源电压的一半，而不会发生输出静态电位随输入信号平均值的变动而波动。

——巧妙的设计——此方法也可用在例如光信号的采集中，以防止环境光或杂散光的影响。